DE1242748B - Hochspannungslagenwicklung fuer Transformatoren, Drosselspulen u. dgl. Induktionsgeraete - Google Patents

Description

• Hochspannungslagenwicklung für Transformatoren, Drosselspulen u. dgl. Induktionsgeräte Bei Transformatoren mit fortlaufend gewickelter Oberspannungslagenwicklung und Außeneingang treten Schwierigkeiten bei der Kühlung der der Unterspannungswicklung am nächsten liegenden Lage der Oberspannungswicklung auf, wenn für die Isolation zwischen OS- und US-Wicklung (Sternpunktisolation) hohe Prüfspannungen gefordert werden. Ein entlang dieser Lage verlaufender, nicht unterteilter Ölkanal würde der Spannungsbeanspruchung nicht standhalten können, da sich nämlich in den Randfeldgebieten praktisch die gesamte Spannung aufbaut.
• Zur näheren Erläuterung der Verhältnisse ist eine derartige Anordnung in F i g. 1 der Zeichnung im Schnitt dargestellt. Mit 4 ist die US-Wicklung angedeutet, während die der US-Wicklung benachbarten Lagen der OS-Wicklung mit 1 bis 3 beziffert sind. Die Lage 1, deren Anfang mit einem Schirmring 8 verbunden ist, welcher beispielsweise den Sternpunkt bildet, ist von hier aus fortlaufend bis zum Schirmring 9 gewickelt und geht dort in die Lage 2 über, welche am oberen Ende mit der ebenfalls fortlaufend gewickelten Lage 3 verbunden ist. Die Lage 2 der OS-Wicklung ist im Bereich der axialen Wicklungsmitte auseinandergezogen, so daß ein Ölkanal 5 entsteht, der im oberen Teil zwischen den Lagen 2 und 3 und im unteren Teil zwischen den Lagen 1 und 2 verläuft. Im oberen Teil des Zwischenraumes zwischen den Lagen 1 und 2 ist eine Isolation 10 und im unteren Teil des Zwischenraumes zwischen den Lagen 2 und 3 eine Isolation 11 erforderlich, weil dort die höchsten Spannungen zwischen je zwei Lagen auftreten. Dagegen ist im unteren Teil zwischen den Lagen 1 und 2 und im oberen Teil zwischen den Lagen 2 und 3 eine Isolationszwischenlage wegen der geringeren Spannungsbeanspruchung nicht erforderlich. Durch den so entstandenen Ölkanal 5 können die Lagen 2 und 3 ausreichend mit Kühlöl versorgt werden. Das gleiche Prinzip gilt für alle sich nach rechts anschließenden Lagen, deren Kühlung ebenfalls sichergestellt ist. Der untere Teil der Lage 1 wird ebenfalls durch den Ölstrom im Kanal 5 gekühlt, nicht aber der obere Teil der Lage 1. Der in F i g. 1 dargestellte Ölkanal 6 kann nämlich infolge der bereits erwähnten Spannungsbeanspruchung, die insbesondere in den kritischen Randfeldgebieten 7 herrscht, nicht verwirklicht werden. Wenn man nun den Ölkanal 6 mit fester Isolation ausfüllt und diese um den oberen und unteren Schirmring umreißt, so lassen sich zwar die auftretenden Spannungen beherrschen, gleichzeitig wäre jedoch die Kühlung eines Teils der Lage 1 unterbunden.
• Es ist bereits bekannt, bei Transformatoren mit Zwangsölströmung eine Kühlung der Lagen über Kühlkanäle zu bewirken, wobei der Ölstrom an einer spannungsmäßig niedrig beanspruchten Stelle eintritt, nach dem Durchströmen der Wicklung innerhalb derselben umkehrt und an einer spannungsmäßig niedrig beanspruchten Stelle wieder austritt. Das Umlenken der Ölströmung erfolgt jedoch in Kanälen, welche in radialer Richtung aneinanderliegen. Hierdurch wird eine zu kühlende Lage in mehrere Kanäle aufgespalten, wodurch sich in radialer Richtung die Wicklungsabmessungen erhöhen. Dies führt zu einem zusätzlichen baulichen Aufwand.
• Weiterhin ist eine Wicklungsanordnung bekannt, bei der der Ölstrom innerhalb der Lagen vorgesehene Kanäle axial durchfließt und nach dem Umlenken am Lagenende in einem benachbarten Kanal zurückkehrt. Bei dieser Anordnung ist die Hin- und Rückführung des Ölstromes ebenfalls durch radial orientierte Kanäle gewährleistet. Es treten also ähnliche Nachteile ein wie in der vorstehend erwähnten Anordnung.
• Ferner ist noch eine Wicklung bekannt, bei der sich die Ableitung der äußeren Lage der Unterspannungswicklung im Innern eines axialen Zwischenraumes befindet und einen vorgesehenen Zwischenraum im Innern der Stufenwicklung in der axialen Wicklungsmitte durchläuft. Ganz abgesehen davon, daß eine bestimmte Art der Ölströmung hierbei nicht angegeben ist, würde eine solche Anwendung bei der vorliegenden Aufgabe Nachteile ähnlicher Art mit sich bringen wie bei den anderen bekannten Wicklungsanordnungen, da auch hier Zwischenkanäle angedeutet sind, die die radialen Abmessungen der Wicklung bedeutend erhöhen. Die Aufgabe, die Kühlung der innersten Lage der Oberspannungswicklung und die Spannungsfestigkeit zwischen Ober- und Unterspannungswicklung ohne zusätzlichen baulichen Aufwand, insbesondere in bezu auf die radialen Abmessungen der Wicklung und die notwendigen Stützelemente, zu bewerkstelligen, können die bekannten Wicklungsausführungen nur mit erheblichen Nachteilen lösen.
• Die Erfindung gibt hierzu eine Lösung an, durch die sowohl die Kühlung der innersten Lage der OS-Wicklung als auch die Spannungsfestigkeit zwischen OS-Wicklung und US-Wicklung sichergestellt ist, und betrifft eine Hochspannungslagenwicklung für Transformatoren, Drosselspulen und dergleichen Induktionsgeräte, die durch Zwangsölströmung durch zwischen den Lagen befindliche sowie innerhalb der Lagen angeordnete Kühlkanäle gekühlt wird, in die der Ölstrom an einer spannungsmäßig niedrig beanspruchten Stelle eintritt, nach Durchström--n der Wicklung innerhalb derselben umkehrt und an einer spannungsmäßig niedrig beanspruchten Stelle austritt.
• Erfindungsgemäß erfolgt die Hin- und Rückführung des ölkühlstromes in Kanälen, die zwischen den einzelnen Lagen jeweils in Umfangsrichtung der Wicklung benachbart sind und in an sich bekannter Weise durch über den gesamten Wicklungsumfang gleichmäßig verteilte, axial geführte Abstützleisten gebildet sind.
• Die Erfindung soll an Hand der F i g. 2 und 3 näher erläutert werden: F i g. 2 zeigt ebenso wie F i g. 1 einen zur Wicklungsachse parallelen Schnitt durch eine Wicklung, bei der jedoch die durch die Erfindung angegebene Maßnahme verwirklicht ist. Die aus den Lagen 1 bis 3 und weiteren, nach rechts sich anschließenden Lagen bestehende Oberspannungswicklung ist konzentrisch um die Unterspannungswicklung 4 angeordnet. Die feste Isolierung 13 liegt an der Lage 1 an und umschließt den oberen und unteren Schirmring 8 und 9. Dadurch ist eine einwandfreie Isolation, besonders auch in den kritischen Randfeldgebieten 7, gegeben. Die Kühlung der Lage 1 erfolgt nun erfindungsgemäß in der Weise, daß innerhalb der im Beispiel aus zwei übereinanderliegenden Drähten bestehenden Lage 1 ein axialer Kühlkanal geschaffen wird. Die Ölzuführung zu diesem Kanal geschieht vom Kanal 5 aus in radialer Richtung, wie es die durchgezogene, mit Pfeilen versehene Linie angibt. Der Ölstrom gabelt sich nach dem Eintritt in den Axialkanal der Lage 1 und fließt in beiden Richtungen bis zu den Lagenenden. Da die axial verlaufenden Stützleisten nicht ganz bis zu den Enden der Lage durchgeführt sind, ist dem Ölstrom die Möglichkeit gegeben, an den Enden umzukehren und in dem benachbarten Kanal zurückzufließen (unterbrochene Linien). Der Rückfluß des gemeinsamen Ölstroms erfolgt im Kanal 5 zusammen mit dem Zufluß.
• Im Ausführungsbeispiel ist der Zwischenraum der unteren Hälfte zwischen Lage 1 und Lage 2 in der gleichen Weise durchströmt wie der Kühlkanal in Lage 1 und diesem strömungsmäßig parallel geschaltet. Zum besseren Verständnis der Verhältnisse ist in F i g. 3 noch ein teilweiser Schnitt durch die Wicklung senkrecht zur Wicklungsachse gemäß III-III dargestellt. Durch die axial verlaufenden Stützleisten 14, 15 entstehen über den gesamten Umfang der Wicklung verteilt Kanäle, wobei sich für jeweils zwei nebeneinanderliegende Kanäle der an F i g. 2 erläuterte Vorgang sinngemäß abspielt. In F i g. 3 sind die Stützleisten 15 bis zum Ende der Lage durchgeführt, während die Leisten 14 gekürzt sind. Dadurch ist es dem durch Kreuze angedeuteten, abwärts gerichteten Ölstrom möglich, an den Enden der Lagen umzukehren und in dem benachbarten Kanal, wie durch Punkte dargestellt ist, wieder nach oben zu fließen. Die Kreuze in der F i g. 3 entsprechen dabei den durchgehenden Strömungslinien der F i g. 2; die Punkte sind also gleichbedeutend mit dem in F i g. 2 durch unterbrochene Linien angedeuteten Ölstrom.
• Die erfindungsgemäße Maßnahme dient vorwiegend zur Kühlung einer der Unterspannungswicklung benachbarten Lage von Oberspannungswicklungen. Ebensogut ist es jedoch möglich, andere oder auch mehrere Lagen gleichzeitig, beispielsweise bei strömungsmäßiger Parallelschaltung, in gleicher Weise zu kühlen.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Hochspannungslagenwicklung für Transformatoren, Drosselspulen und dergleichen Induktionsgeräte, die durch Zwangsölströmung durch zwischen den Lagen sowie innerhalb der Lagen angeordnete Kühlkanäle gekühlt wird, in die der Ölstrom an einer spannungsmäßig niedrig beanspruchten Stelle eintritt, nach dem Durchströmen der Wicklung innerhalb derselben umkehrt und an einer spannungsmäßig niedrig beanspruchten Stelle austritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hin- und Rückführung des Ölkühlstromes in Kanälen erfolgt, die zwischen den einzelnen Lagen jeweils in Umfangsrichtung der Wicklung benachbart sind und in an sich bekannter Weise durch über den gesamten Wicklungsumfang gleichmäßig verteilte, axial geführte Abstützleisten gebildet sind.
2. 2. Lagenwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umlenken des Ölstromes innerhalb der Lage jede zweite Abstützleiste am Lagenende gekürzt ist.
3. 3. Lagenwicklung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ölkanäle innerhalb der Lagen und/oder zwischen den Lagen in an sich bekannter Weise einen gemeinsamen Zufluß und Rückfluß erhalten.
4. 4. Lagenwicklung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung und Rückführung des Ölstromes etwa im Bereich der axialen Lagenmitte erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 934 961; französische Patentschriften Nr. 1332 365, 1278792.